2022年自动控制原理课程设计电动车控制系统校正赫思尧组 .pdf
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1、自动控制研究性教学电动车车速控制系统校正1 电动车车速控制系统校正指导老师: 李建勇小组成员: 赫思尧13221067 石旭东13221077 吴 恺13221084 邓攀13221061 李宗凯13221070 答辩时间:2015 年 12 月 16日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 17 页 - - - - - - - - - 自动控制研究性教学电动车车速控制系统校正2 目 录一、研究内容 . 31、研究内容 . 32、控制原理图 . 3二、系统建模 .
2、 41、系统分析 . 42、简化系统模型 . 4三、时域分析 . 51、稳定性分析 . 52、稳态误差分析 . 53、动态特性指标 . 64、调整系统 . 7四、根轨迹分析 . 101、根轨迹 . 102、系统特性分析 . 11五、频域分析 . 141、系统伯德图、奈奎斯特图 . 142、系统性能分析 . 15六、小组分工 . 17七、感受心得 . 17名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 17 页 - - - - - - - - - 自动控制研究性教学电动车车
3、速控制系统校正3 一、研究内容1、研究内容通过车手柄转手产生不同扭矩,电源输入不同的电压值(不稳定) ,改变直流电机的电流输出值,从而影响电机的转速,改变车速。车速通过转速计反馈给输入的电压值,然后进一步稳定输出车速,如此反复,直到车速达到一定的稳定状态(在一定范围内变化) ,表现为和输入的扭矩呈线性关系。2、控制原理图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页,共 17 页 - - - - - - - - - 自动控制研究性教学电动车车速控制系统校正4 二、系统建模1、
4、系统分析控制对象:直流电机扰动量:电机的负载阻力转矩输入量:电压 U (转矩)输出量:输出车速 n 2、简化系统模型由电路图可知系统由一个积分环节、 一个一阶微分环节、 两个性环节组成,故其传递函数和方框图有: R( s)C(s) -1 R (s)C(s) -1 Wk=Kk(0S+1)/s(1S+1)(2S+1)WB=Wk/(1+ Wk Wf) G1(sG2(sG3(sG4(sWf(s S+1 1/S K1/T1S+1 K2/T2S+1 1 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -
5、 第 4 页,共 17 页 - - - - - - - - - 自动控制研究性教学电动车车速控制系统校正5 三、时域分析取单位反馈,令 0=0.5, 1=1, 2=4 对系统进分析1、稳定性分析特征方程有:12S3+(1+2)S2+(0 Kk+1)S+ Kk = 0 S3 4 0.5K+1 S2 5 K S1 1-0.3K 0 S0 K 故开环增益0 Kk3.333 2、稳态误差分析系统为 1 型系统 故Kv = Kk,输入信号为 x(t)=a*1+b*t+0.5*c*t eSS = a*0 + b/K + c* 由此可以得出,增大K或者提升系统的型别可以减少系统稳态误差名师资料总结 - -
6、-精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页,共 17 页 - - - - - - - - - 自动控制研究性教学电动车车速控制系统校正6 3、动态特性指标在 Metlab 中编程可得其性能参数由此可知系统的开环放大系数K k越大系统就越趋于不稳定状态,过小则会使系统反应较慢,此系统合适的Kk在 0.1 附近。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页,共 17 页 - -
7、 - - - - - - - 自动控制研究性教学电动车车速控制系统校正7 4、调整系统由于 Kk 的值太小,没有实现信号的放大,加入微分环节调大Kk,此时系统开环函数为Wk=Kk(0S+1)(aS+1) /S(1S+1)( 2S+1) 令 a=0.5,特征方程有:12S3+(1+2+0*a)S2+(a+0 )Kk+1)S+ Kk = 0 S3 4 K+1 S2 5+0.25K K S1 (0.25K2+1.25K+5)/(5+0.25K) S0 K K 可以使任意正数,系统都保持稳定。稳态误差 : eSS = a*0 + b/K + c* 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -
8、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页,共 17 页 - - - - - - - - - 自动控制研究性教学电动车车速控制系统校正8 由此可知,加入微分环节会增大Kk,系统的超调量会先增加后减小,同时会使系统的响应速度提高,tr 、tp 、ts 都会减小,但 K太大,系统可控性就会减弱,调整a, 使 K在合理范围内。使 K=15 ,改变 a,在 Metlab 中编程,得出性能指数和图形名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - -
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